水業(yè)發(fā)展趨勢與面臨的瓶頸

■ 鞠 歡

一、水污染控制需求發(fā)生了巨大變化

我國面臨水污染控制重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)折期，表現(xiàn)為五大趨勢：

（一）從追求工程結(jié)果到關(guān)注環(huán)境效果的轉(zhuǎn)變。從監(jiān)控重點污染源到監(jiān)控河流斷面水質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

（二）從點源控制到面源控制的轉(zhuǎn)變。水污染控制主戰(zhàn)場由點源控制向流域綜合整治方面轉(zhuǎn)變。

（三）主控污染物類型的變化。由有機污染控制為主轉(zhuǎn)變?yōu)榈⒘谞I養(yǎng)元素控制。

（四）污染控制主戰(zhàn)場空間格局的轉(zhuǎn)移。由城市水污染控制為主導(dǎo)轉(zhuǎn)向農(nóng)村面源污染控制。

（五）被動防治到主動修復(fù)的轉(zhuǎn)變。最為重要的轉(zhuǎn)變是由被動防治轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃舆M行生態(tài)修復(fù)和建設(shè)。特殊地區(qū)主動追求與其經(jīng)濟、社會發(fā)展相適應(yīng)的更高的環(huán)境質(zhì)量。

這種轉(zhuǎn)變給我國的水處理行業(yè)發(fā)展帶來新契機，變革時期更需要新理念、新模式與新技術(shù)的支撐。

我國越來越重視流域綜合整治和生態(tài)修復(fù)，尤其是敏感地區(qū)、發(fā)達地區(qū)，并針對相應(yīng)環(huán)境問題提出了一些更高的排放要求。針對這個話題，行業(yè)最近爭論很激烈，但毋庸置疑，這只是一個開始。

針對這種轉(zhuǎn)變，從整個污水處理系統(tǒng)的角度來看，我國正面臨多種難題，暫且稱為“無解難題”，即在現(xiàn)行政策條件、現(xiàn)有標準下、現(xiàn)有體制情況下，目前還沒有找到良好解決方案的問題。

第一，我國至今沒有解決排水體制的問題。今后相當長的一個時期不能支持高水平水環(huán)境的要求。因為，河長制、黑臭水體、斷面考核、環(huán)保督察，都是以水環(huán)境的考核為導(dǎo)向。

第二，重廠站輕管網(wǎng)的惡果凸顯。下水管道存在系統(tǒng)性缺陷，體現(xiàn)在規(guī)劃、材料、標準、施工、監(jiān)管和管理各個環(huán)節(jié)。

第三，我國的污水處理工藝存在系統(tǒng)性缺陷。存在效率低、能耗高、效果差、管理水平低等一系列問題。

第四，污水處理廠工藝在資源能源利用上存在先天不足。我國的污水處理系統(tǒng)無法形成能源自給和資源回收。

這些問題在現(xiàn)有政策、標準、體制下，會對產(chǎn)業(yè)下一步的發(fā)展形成重要影響。環(huán)保行業(yè)正經(jīng)歷從追求結(jié)果向關(guān)注環(huán)境效果轉(zhuǎn)變的重要變化過程。

排放標準和質(zhì)量標準的矛盾一直是網(wǎng)絡(luò)及業(yè)界的關(guān)注焦點。一級A、Ⅳ類水能不能全面解決現(xiàn)有問題？這是我國正在面臨的非?，F(xiàn)實的系統(tǒng)挑戰(zhàn)。針對這一挑戰(zhàn)，北京率先出臺地方標準，天津、合肥、太湖、浙江等地方最近也陸續(xù)出臺了一系列新標準來應(yīng)對挑戰(zhàn)。在國家層面上，也提出了建立河長制的解決方案，連習近平總書記在新年祝詞里面都提到我國要增加“河長”。

如果我國和地方的標準發(fā)生變化，是否就能解決這一問題？最近一篇關(guān)于污水排放標準的文章，在業(yè)界引起很大反響，實際來看，需要跳出爭論本身思考，站在更高層次考慮環(huán)境問題。北京市250萬噸污水從建廠到提標至準Ⅳ類，投資約130億元，而京承高速北京段132.4公里就花了132億元，關(guān)鍵看政府對環(huán)境、水資源采取什么態(tài)度。北京的污水處理和水資源的問題，并不因為缺錢，而是夠不夠重視的問題。直到習近平總書記提出以水定人、以水定城、以水定產(chǎn)，才解決了水在北京城市發(fā)展中的定位—先搞治水，而非先建路。

以一張美國紐約的地圖為例，最低標準是可漁。美國清潔水法兩個最核心的內(nèi)涵是“可漁、可游”?！翱捎巍笔巧眢w可以接觸，“可漁”是可以釣魚，保證生態(tài)安全。我國城市難道不需要Ⅲ類水、Ⅳ類水，難道Ⅴ類水就足夠了嗎？一切都取決于我國在文明生態(tài)建設(shè)中把水置于何種重要程度。北京在實行了第一輪“三年行動計劃”之后，發(fā)現(xiàn)距離達到Ⅳ類水、Ⅴ類水，仍然有一定的差距。北京流域都是水資源缺乏且為緩流水體，數(shù)據(jù)顯示，通州即使把再生水資源全部用上，150萬噸的換水周期僅為10天。意味著一場雨之后，基本上水體就不達標。所以在雨季，所有水體整個夏天有一半水體可能不達標。未來相當長一段時間內(nèi)，城市面源污染控制將是環(huán)保治理的重點方向之一，隨著環(huán)境法、地方責任凸顯，必然會考慮到城市面源的問題。

我國將經(jīng)歷從點源污染控制轉(zhuǎn)變?yōu)槊嬖次廴究刂频倪^程。如果在城市工業(yè)消減的情況下，統(tǒng)計結(jié)果顯示，COD、總氮的負荷正逐漸增高，2015年畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD排放量已達到40%以上。其中，村鎮(zhèn)污水的COD、氮、磷污染超過城市污水，主要流域村鎮(zhèn)COD污染負荷超過城市生活和工業(yè)污染的總和。

在最新的一輪發(fā)展計劃里，水行業(yè)沒能扛起我國經(jīng)濟發(fā)展重要資源調(diào)配這一重任，這一輪的重任，落在了特色小鎮(zhèn)。原因是水行業(yè)缺乏系統(tǒng)頂層的設(shè)計規(guī)劃，缺乏頂層設(shè)計，行業(yè)體量不足以支撐我國經(jīng)濟復(fù)興、不足以擔當在轉(zhuǎn)型階段支撐經(jīng)濟發(fā)展的重任。不謀全局者，不足以謀一域，我國需從整個水系統(tǒng)、從國土宏觀層面和流域?qū)用孢M行頂層設(shè)計。

二、我國現(xiàn)有排水體制已不適應(yīng)環(huán)境管理變化的需求

從我國現(xiàn)有規(guī)范來看，歸根結(jié)底推的是分流制。進一步分析，我國采取的截留制和國外的合流制有所不同，不同點體現(xiàn)在國外以“截”為導(dǎo)向，一般國外的截留率是85%～95%；而我國合流制是以“排”為主導(dǎo)思想，如果截留倍數(shù)為1，代表剩下部分全部排走，可以理解為排了以后的部分不歸我管，這是兩者之間本質(zhì)的差別。

國外主要控制的污染物是大腸桿菌，而在我國以環(huán)境質(zhì)量導(dǎo)向為前提下，控制的不僅僅是大腸桿菌，還包括COD、總氮、總磷。涉及到雨水問題，第一，初期雨水濃度高于排放標準。第二，混合雨水濃度也高于環(huán)境質(zhì)量標準。所以無論是初期雨水還是混合雨水在我國現(xiàn)在的標準體制下其實都是污染。假設(shè)旱流時污水高、中、低情景下，通過測算得出，無論根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》條款中截流倍數(shù)宜采用2～5的要求，即便在高達將近10的截留倍數(shù)下，溢流污水濃度仍然不能滿足水環(huán)境的要求（特別是氮、磷）。對比國際經(jīng)驗，美國將雨水納入了污染排放控制目標，污染物控制目標是要將雨水處理、溢流總量控制納入污水處理綜合考慮，同時結(jié)合綠色基礎(chǔ)設(shè)施，在線和離線的儲存，而非單一方式解決。

三、重廠站、輕管網(wǎng)建設(shè)思路的系統(tǒng)性惡果凸顯

我國管網(wǎng)一直存在滲漏、破損等，導(dǎo)致產(chǎn)生低濃度污水的問題。數(shù)據(jù)顯示，居民區(qū)產(chǎn)生的污水污染濃度較高（COD、SS等），而經(jīng)過泵站之后污水濃度降低了，最后到達污水廠濃度降得更多，這說明我國管網(wǎng)存在很大的問題。對全國環(huán)保監(jiān)督監(jiān)察的5000多座污水廠進行統(tǒng)計，幾乎60%的污水廠COD進水濃度在150mg/L以下，給后期污水處理帶來了非常大的難題。對比國外做法，新加坡做得很好，旱季雨水幾乎一滴不流，分流制建立得非常完善，其污水廠進水COD濃度約500mg/L。目前我國只有北京與之濃度接近，而通過計算得出，上海、廣州、天津、北京與新加坡COD損失率分別為41%、59%、37%和17%。這其中隱含兩大問題：第一，雖然住房城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計我國城市達到了80%的污水處理率，但其分母是什么？按照這個統(tǒng)計來講，幾乎50%以上污水沒有納入管網(wǎng)，因此才產(chǎn)生現(xiàn)在的黑臭水體。第二，考慮我國各地區(qū)人均排放相近，則出現(xiàn)低濃度污水的原因是大量的地下水和雨水造成了稀釋現(xiàn)象。

四、雨水和污水管網(wǎng)的問題亟待解決

解決的方式是什么？建分流制的管網(wǎng)，進行雨污分流，還是其他方式？通過對全國現(xiàn)有55萬公里管道的統(tǒng)計來看，我國形成了一萬億元固定資產(chǎn)，城市處理廠就形成了3000億元左右固定資產(chǎn)。從一般經(jīng)驗來看，污水處理廠投資占管網(wǎng)投資約1/5到1/3，但若要考慮拆遷等問題，可能管網(wǎng)投資在10倍以上。所以我國現(xiàn)在要建分流制的管網(wǎng)，是污水廠的10倍以上，這一條技術(shù)路線是否可行？其投資效益到底如何？能否解決城市水環(huán)境問題？

針對上述問題，首先來看分流制的解決方案。國際上，合流制問題大部分在19世紀得以解決，黑臭水體是國外一些國家100年前面臨的問題，其合流制管道截留倍數(shù)在10～20以上。在此之后，出現(xiàn)合流制的溢流問題，用什么方式解決？美國首先提出了用綠色基礎(chǔ)設(shè)施的方式解決，后來綠色基礎(chǔ)設(shè)施形成了低影響開發(fā)，是解決5%～20%的溢流量。目前的截留制與完善的合流制之間存在很大的差異。下一個問題是綠色基礎(chǔ)設(shè)施，即海綿城市方案。

《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》里提到海綿城市要解決70%的雨水問題，統(tǒng)計顯示，海綿城市每平方公里投資額約1.5億～2億元，而每平方公里大約能達到處理幾千噸污水的效率。這種工程化的海綿城市飽受爭議，海綿城市設(shè)施在某種程度上是背離了習近平總書記最初提出的“優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化”方式。我國恰恰采取了一種較為不優(yōu)的策略，即海綿城市方案。對比來看，大、中城市實行分流制分別需要十億至百億的投資，而合流制只需上億至十億的投資額即可得以解決，而相比之下海綿城市卻已達到百億和千億級規(guī)模。對比發(fā)現(xiàn)，這3種投資序列最優(yōu)的是合流制雨水處理方案。

并且，我國目前為止仍有相當大部分污水廠的負荷率在50%～60%左右，有相當大的處理能力沒有發(fā)揮。如果能解決沉淀的問題，利用這些富裕能力，當前污水處理廠可以處理現(xiàn)有量4倍的雨污水；有條件的污水廠如果修建雨水存儲池，可控制80～90%的徑流總量。合流制改造方案按優(yōu)先序排列為：一是利用末端雨水儲存池。二是最大程度地利用污水廠改造設(shè)施。三是Online雨水儲存和處理措施。最后是綠色基礎(chǔ)設(shè)施措施。而國際上來看，如美國在10%～20%溢流量情況下，采用綠色基礎(chǔ)設(shè)施所需投資額最大，其次是在線存儲和離線存儲相結(jié)合的方式，其所需投資額相對較低。

歐洲執(zhí)行更加嚴格的標準，該標準下總氮提升至2.2mg/L、總磷則達到0.1mg/L，其采用后處理、側(cè)流厭氧液化這2個方式來解決提標問題。面對一級A提標改造，我國采用化學除磷和MBR或反硝化濾池才可達到排放標準，而若要達到地表Ⅳ類水，所需工藝更復(fù)雜、投資額將更大。

我國污水處理工藝在設(shè)計、運行、管理等環(huán)節(jié)存在系統(tǒng)性缺陷。與此同時，在此基礎(chǔ)上，國外一些國家增加了節(jié)能減排的新要求，一些國家即將實行磷回收。歐洲在上述領(lǐng)域已進入實施階段，完成了工業(yè)化戰(zhàn)略布局，相比之下我國又落后了10年以上。由于污水處理的系統(tǒng)性缺陷，導(dǎo)致我國在節(jié)能減排、溫室氣體削減、資源回收等方面差距逐漸拉大，漸行漸遠。

下一步發(fā)展將是要推動低氮社會。在整個污水處理的循環(huán)過程中，至關(guān)重要的一環(huán)是氮回收，國際上將其列在十大重大問題的第2條，人類面臨氮磷的問題非常大，而我國在這方面有著非常大的回收潛力。污水中回收氮替代氮肥的潛力占10%，相當于節(jié)電500億度，或全國電耗的3%?？偦厥諠摿?0%以上，占電耗10%以上。